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涂料用二氧化硅消光剂最新研究进展
 

对传统涂料的消光研究表明,有效的消光或降低光泽有赖于涂层表面形成微细的粗糙表面。涂层要形成微细的粗糙表面必须具备两个条件:一是漆膜中存在大量粒径适宜的消光剂颗粒,二是涂膜干燥过程中产生体积收缩。涂料中所使用的消光剂应能满足以下基本要求:1)消光剂的折光指数应尽量接近成膜树脂的折光指数(大多数树脂的折光指数在1.4-1.6);2)耐磨、抗划痕性;3)良好的分散和再分散性能。

    无定型二氧化硅因其折射指数与涂料工业中使用的大部分树脂的折射指数相近,为1.46,因此,无定型二氧化硅用于清漆中具有良好的光学性能,成为高档涂料消光剂的首选。影响二氧化硅消光剂的主要特性参数有孔体积(孔隙度)、平均粒径和粒径分布、表面处理等。

    对于给定粒径的二氧化硅消光剂来说,其消光效率随着孔体积的增大而提高。二氧化硅的平均粒径及其粒径分布对于涂料光泽度的降低起重要作用。对于给定涂料和涂膜厚度,在消光剂粒径与涂料干膜厚度相对应时,消光效果最好。粒径分布的频带越窄其消光效率越高。

    二氧化硅经有机物进行表面处理能改善其在涂料中的分散性,并能增加涂膜的抗划伤性,防止涂料在贮存过程中出现硬沉淀,具有较好的再分散性能。

    一、国外二氧化硅消光剂的研究进展

    美国W.R.GraceDavison公司在二氧化硅消光剂研究与生产方面一直处于世界领先水平,其产品已形成系列化,目前中国市场上常见到的SYLOID®ED系列即为他们的产品。最近在SYLOID®ED系列的基础上又推出了性能更加优越的新一代SYLOID®EC系列消光剂,将二氧化硅消光剂的孔隙率由SYLOID®ED系列的1.8mL/g提高到2.0mL/g。由于孔隙率的提高,从而提高了消光剂的消光效率。

    作为世界二氧化硅生产巨头之一的德国Degussa公司也推出自己的系列产品,不仅推出气相法生产的TS系列高档二氧化硅消光剂,还研制出以沉淀法生产的HK和OK系列高效消光剂。英国Crosfield公司与Ineos公司合并后更加大了在二氧化硅消光剂方面的研究与生产,以他们的专利在产的Gasil®HP系列二氧化硅消光剂也畅销世界各地。此外还有法国Rnodia公司生产的“TIXOSIL”系列,美国PPG公司生产的“Lo-Vel”系列,亚洲的日本和韩国也推出自己的二氧化硅消光剂产品。

    目前国外二氧化硅消光剂的发展方向主要是大孔容、易分散及高透明性、低粉尘及表面处理。如W.R.GRACE公司SYLOIDC-系列二氧化硅消光剂孔体积已达2.0mL/g;W-系列二氧化硅消光剂由于在二氧化硅的孔隙中含有水分,这样,高孔隙率的二氧化硅就不再吸收配方中的水分,因而不会产生粉尘,适用于水性涂料体系,更符合环保涂料要求。Crosfield公司最新产品WP2二氧化硅消光剂其孔体积也达2.0mL/g,消光效率提高30%。PPG公司的Lo-Vel2010蜡改性二氧化硅消光剂其消光性和分散性均得到改善,对于UV防水卷材涂料尤为适用,其典型的黑格曼(Hegman)指数等于5;Degussa公司的经有机物表面处理的OK-500消光剂,在涂料中极易分散,广泛用于各种高档涂料;Rhodia公司生产的HP34M消光粉,吸油值每100g高达380mL,粒径分布窄,并经有机物表面改性,具有高吸附力和低磨损性,消光效果极佳,涂膜具有优良的表面手感,用于高质量的家具或汽车的清漆中。

二、中国二氧化硅消光剂的研究进展

    中国二氧化硅消光剂研究起步较晚,1984年开始进行超细气凝胶的研制和生产,主要由天津化工研究设计院进行,经过20余年对二氧化硅性能的深入研究,积累了丰富的实验经验,开发出应用于各种涂料使用的消光剂系列产品。但在高档涂料及薄膜涂料(如皮革用消光剂)等领域的应用与国外产品还存在很大的差距,一直无法取代进口产品。近些年来中国虽然在这些方面做了许多研究工作,但大多停留在小试探索试验阶段,而且其产品的性能在分散性、储存稳定性及消光效率等方面都难以与国外进口产品相比,只能在中低档涂料中作消光剂。中国也曾用微粉蜡与超细二氧化硅进行机械混合的方法生产改性品种,但未获成功,使用效果不佳,表面修饰处理的品种在中国还是一项空白。

     SA—250消光剂

    【化学组成】SiO2:合成二氧化硅,X-射线无定形多孔物质。

    【物化性质】

    本品为白色粉体,微观结构为球状多空物质,有较强的吸水性,无毒、无味、安全卫生、化学性质稳定,不会使接触者造成矽肺。溶于氢氟酸和浓苛性碱,不溶于水,有机溶剂及一般的酸碱。紧堆积密度0.16-0.18g/cm3

    【技术指标】

     项目名称 指标 典型数值 备注
SiO2含量(干基)% 99 99.3  
孔隙率g/ml 1.60-1.80 1.8  
吸油值g/100g 200-300 280  
平均粒径μm(激光衍射法) 4 3.5  
水份% 3-5 3.5 102ºC烘2小时
白度 94 94.8  
PH(5%水悬浮液) 6-7 7  
    【应用性能】

    1、优良的透明性,接近ED30、C906、SY7000;

    2、手感滑爽性好,漆膜丰满度好,对涂料的粘度影响极少,适应于高固含量涂料;

    3、漆膜硬度,抗划伤、耐磨性强;

    4、对漆膜的干燥性无任何影响;

    5、对漆膜的重涂附着力无任何影响;

    6、消光性达到C906水平;

    【用途】

    用于木器涂料的半哑和全哑;金属喷涂的半哑和全哑。

    参考用量:半哑3%-5%,全哑7%-9%。(仅供参考)

 SA—230消光剂

    【化学组成】SiO2:合成二氧化硅,X-射线无定形多孔物质

    【物化性质】

    本品为白色粉体,微观结构为球状多空物质,有较强的吸水性,无毒、无味、安全卫生、化学性质稳定,不会使接触者造成矽肺。溶于氢氟酸和浓苛性碱,不溶于水,有机溶剂及一般的酸碱。紧堆积密度0.16-0.18g/cm3

    【技术指标】

     项目名称 指标 典型数值 备注
SiO2含量(干基)% 99 99.3  
孔隙率g/ml 1.60-1.80 1.8  
吸油值g/100g 200-300 280  
平均粒径μm(激光衍射法) 3 3.0  
水份% 3-5 3.5 102ºC烘2小时
白度 94 94.8  
PH(5%水悬浮液) 6-7 7  


    【应用性能】

    1、优良的透明性,接近ED30、C906、SY7000,稍差于SA220。

    2、手感滑爽性好,漆膜丰满度好,对涂料的粘度影响极少,适应于高固含量涂料。

    3、漆膜硬度,抗划伤、耐磨性强。

    4、对漆膜的干燥性无任何影响。

    5、对漆膜的重涂附着力无任何影响。

    6、消光性达到SY7000水平,优于SA-220。

    【用途】

    用于高档家具半哑光清漆的制造,皮革及金属表面的喷涂。

SA—260消光剂

    【化学组成】SiO2:合成二氧化硅,X-射线无定形多孔物质

    【物化性质】

    本品为白色粉体,微观结构为球状多空物质,有较强的吸水性,无毒、无味、安全卫生、化学性质稳定,不会使接触者造成矽肺。溶于氢氟酸和浓苛性碱,不溶于水,有机溶剂及一般的酸碱。紧堆积密度0.16-0.18g/cm3

    【技术指标】

     项目名称 指标 典型数值 备注
SiO2含量(干基)% 99 99.3  
孔隙率g/ml 1.60-1.80 1.8  
吸油值g/100g 200-300 280  
平均粒径μm(激光衍射法) 6 5  
水份% 3-5 3.5 102ºC烘2小时
白度 94 94.8  
PH(5%水悬浮液) 6-7 7  


    【应用性能】

    1、卓越的透明性,接近ED30、C906、SY7000。

    2、手感滑爽性好,漆膜丰满度好,对涂料的粘度影响极少,适应于高固含量涂料。

    3、漆膜硬度,抗划伤、耐磨性强

    4、对漆膜的干燥性无任何影响。

    5、对漆膜的重涂附着力无任何影响。

    6、消光性极强。

    【用途】

    用于木器涂料的半哑和全哑。金属喷涂的半哑和全哑金属卷板的喷涂。

 SA—220消光剂

    【化学组成】SiO2:合成二氧化硅,X-射线无定形多孔物质。

    【物化性质】

    本品为白色粉体,微观结构为球状多空物质,有较强的吸水性,无毒、无味、安全卫生、化学性质稳定,不会使接触者造成矽肺。溶于氢氟酸和浓苛性碱,不溶于水,有机溶剂及一般的酸碱。紧堆积密度0.16-0.18g/cm3

    【技术指标】

项目名称 指标 典型数值 备注
SiO2含量(干基)% 99 99.3  
孔隙率g/ml 1.60-1.80 1.8  
吸油值g/100g 200-300 280  
平均粒径μm(激光衍射法) 3 2  
水份% 3-5 3.5 102ºC烘2小时
白度 94 94.8  
PH(5%水悬浮液) 6-7 7  


    【应用性能】

    1、卓越的透明性。

    2、手感滑爽性好,漆膜丰满度好,对涂料的粘度影响极少,适应于高固含量涂料。

    3、漆膜硬度,抗划伤、耐磨性强。

    4、对漆膜的干燥性无任何影响。

    5、对漆膜的重涂附着力无任何影响。

    【用途】

    适用于作皮革表面喷涂作消光剂,金属表面的喷涂,半哑光高档家具表面漆。

 

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